汽车后牌照饰塑料注射模设计毕业设计(论文).doc

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1、福建信息职业技术学院毕业实习（论文、设计）按键支架塑料注射模设计系别：机电工程系 专业： 模具设计与制造 班级：模具0521 学号： 姓名： 前 言伴随注射成型技术的不断发展，塑料制品已经深入到日常生活中的每一个角落。由于塑料件具有重量轻、生产方便，价格便宜，放大到成人用品，小到儿童玩具，几乎全部采用塑料件生产。塑料件的模具结构设计，应根据企业实际生产的具体要求来进行模具结构设计。随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求求也越来越高。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成型设备等都是

2、成型优质塑件的重要条件。同时为了使产品能被人们认可更容入生活，塑件产品用途也倾向于多用途化和复杂化，这就极力地加大了模具在加工和设计过程中的难度，现在我们就从注塑模具中着手说明注塑模具在从设计 ，制造，编制工艺 ，以及试模和生产过程中遇到的问题进行可行性研究和探讨。大专三年学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大专三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了

3、学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过长达三个月的毕业实习，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于

4、学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。目 录1 概论11.1 注塑成型模具的地位及国内外相关领域的现状及发展11.2 注塑成型模具的地位11.3 国内外相关领域的现状及发展22 塑件的结构工艺分析22.1 塑件的结构22.2 塑件工艺性32.3 塑件材料32.4 塑件尺寸精度及表面质量32.5 工艺参数的确定33 按键支架注射模设计33.1 型腔数目确定43.2 初选注射机43.3 分型面选择43.4 浇注系统的设计53.5 成型零件的确定73.6 斜导柱抽芯机构的确定93.7 推出机构的设计103.8 冷却系统设计103.9 模具结构形式与外形尺寸103.10

5、 注塑机的校核11 汽车后牌照饰塑料注射模设计 摘要：分析了汽车后牌照饰塑件结构特点，介绍了该产品注射模详细设计方法，着重阐述了热流道浇注系统和斜杆顶出的结构设计，并说明该模具工作过程。对类似塑料制件的模具设计有一定的参考作用。关键词：汽车后牌照饰 热流道 斜杆顶出 1 塑件产品工艺分析1.1 产品模型与简介：(1)名称：汽车后牌照饰板。产品的三维图和二维如下图所示(2)材料：为ABV757图1 塑件三维及二维图1.2 塑件材料分析 汽车后牌照饰板的材料是ABV757，是一种热固性塑料。通过查阅相关资料可得，ABV757与ABS的特性相近，具有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，无毒，无味，呈微黄色，

6、成型的塑件有较好的光泽，常用于一些汽车外表面的修饰部分。但由于它是热固性材料，流动性较差，因此我们在模具设计中须考虑浇注系统的加热问题，这一部分内容后续章节将详细介绍。1.3 成形工艺分析1.3.1 收缩性热固性塑料通常是在高温熔融状态下通过压力作用充满模具型腔而成型的,当塑件从模具取出并冷却到室温后,其尺寸会发生收缩的特性称为收缩性,它可用相对收缩量的百分率表示。即，影响收缩的主要原因包括： 分子结构：热固性塑料在成型过程中,树脂分子是从线型结构过渡到体型结构的,而后者的密度比前者大,故产生收缩。 热收缩：由于塑料的膨胀系数比钢大,因而塑件冷却收缩.比模具大, 塑件尺寸比模具型腔相应尺寸小.

7、 弹性恢复：当塑件脱模时，由于压力降低,产生弹性恢复而胀大,这会减少总收缩 塑性变形：当开模时，塑件所受的压力降低，但模壁仍紧压塑件周围，可能使塑件局部变形，造成局部收缩根据客户要求，汽车后牌照饰板所采用的塑料材料为ABV757，ABV757 是一种热变形温度高，尺寸稳定性比较好的塑料，故不容易发生变形，其中收缩率为0.55%。其次由于其易吸收水分在加工过程中很容易产生痕迹和云纹，故必须在加工前进行干燥化处理。其塑化效率比较高、凝固较快；故需要给产品一定的保压时间，以保证在注塑工程中能使整个产品成型。1.3.2 流动性塑料流动性是指熔融塑料充填型腔的性能，流动性的好坏关系到成型出的制件质量以及

8、成型工艺、注射机选择等诸多方面。如前所述，ABV757流动性差，我们不仅模具须加热，成型过程中还应高压、高速注射成型，防止塑料流动过程中发生交联反应而固化成型。2 后牌照饰注射模设计2.1 拟定型腔数量及排列方式在拟定型腔数目时，由于厂方给定塑料制件时主要考虑制件外观要求和自己的注射机型号，因此厂方要求采用“一出一”形式，即一模一腔，所以我们设计的模具为单型腔的模具。塑件中心与模具中心重合，这样分布的优点在于成形过程中料流路线最短，同时受力均衡。型腔排列见图2（缺图）2.2 注射机型号的确定一般塑料工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。中等型号的占大部分，小型和大型的只占一小部分。我们只

9、需设计出模具，生产时根据实际尺寸安装即可。所以我们不必过多的考虑注射机型号。具体到这套模具，厂方提供的注射机型号和规格以及各参数如下：注射量：95g锁模力：120T模板大小：4005502.3 分型面位置的确定2.3.1 分型面选择原则如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 保

10、证塑件的精度要求。 满足塑件的外观质量要求。 便于模具加工制造。 对成型面积的影响。 对排气效果的影响。 对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第、第和第点。分型面形式应尽量采用平直分型面以便于模具加工制造。2.3.2 模具分型面选择由于塑件外观质量要求高，尺寸精度要求高，且装配精度要求高，因此我们设计的模具采用多分型面。根据本塑件的结构，模具将会采用二个分模面。一个分型面用于取出制件，一个分型面用于取出浇注系统凝料。分型面的选择如下图3所示，其中，A分型面用于取出浇注系统，B分型面用于取出取出制件。其中，由于制件形状和结构要求，因此B分型面采用阶梯分型面。而A分型面只是取出浇注系统，我们采用最简单

11、的平直分型面。图3 分型面2.3.3 双分型面开模顺序及开模行程控制在开模时，要求A分型面先于B分型面打开，为了实现这一功能，在模具结构中加入弹簧，利用弹簧的弹力实现开模顺序控制。在开模过程中，A分型面打开一定尺寸后便停止，B分型面打开，而这一功能我们通过在模具四周安装四根限位柱实现。2.4 浇注系统设计 根据塑件表面的要求,我采用了潜伏式浇口,它的特点是:它是由点浇口演变而来的,它除了具备点浇口的特点外,其进料部份一般选在塑件侧面较隐蔽处(如收音机、收录机、电视机等外壳),因而塑件外表不受损伤,做到塑件的外观的保护,使产品达到客户的满意.2.4.1 主流道设计2.4.1.1 主流道尺寸主流道

12、是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为4.5mm。2.4.1.2 主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套，这边称唧咀），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件，只需去买就行了。常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种，下图为前者，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀的规格有12，16，20，36等几种。2.4.2 流道加热装置的设计图4 加热元件由于塑料是热固性塑料，模温过低，使模塑成型困难，造成固化程度不高，从而降低塑件的物理、化学和

13、机械性能；模温过高，则导致塑件表面发黯，组织疏松，强度降低，成型过程溢料过多。所以模具中须加入加热装置，以助于成型。模具加热的方式有电加热、油加热、蒸汽或过热水加热、煤气或天然气加热。而目前应用最为广泛的形式是电加热，利用电热棒（电阻）通电发热原理进行加热。采用电阻加热形式中的加热板中插入电热元件：它是一定功率的电阻丝密封在不锈钢管内，作为标准的电热棒。使用时根据需要的加热功率，选用电热棒的型号和数量，然后安装在电热板内。这种电阻加热方式的电热元件的使用寿命长，更换方便，也较安全。电热板中的插孔位置，应考虑塑件的推出位置，同时要求尽量对称、等距、靠边，推杆的布置也需要照顾电热棒插孔而作适当的调

14、整。加热装置结构形式如图4所示。2.5 成型零件设计2.5.1 成型零件设计原则成型零件设计是结构设计中最重要，最关键的一环，是整副模具的心脏部分，其合理与否将直接在模具制造、模具使用过程中体现出来。特别是对模具的维护保养和使用寿命将会带来直接影响。因此在进行成型部分的结构设计时应注意以下几点原则；A加工工艺性（还要兼顾成本和强度两个方面）B保证质量（外观质量和尺寸精度）C易修（拆装、加工方便）2.5.2 动定模镶块的设计通常，在设计动定模镶块结构时我们一般采用三维辅助设计，利用三维CAD软件的分模功能拆分出模具体积块，根据制件形状采用整体式镶块，分模方便。同时由分型面选择可知，制件侧面上的凹

15、槽须采用侧向抽芯才能完全脱出，因此我们还应在镶块上拆分出侧向型芯。而镶块的尺寸，由于塑件尺寸较大（达到700mmX65mm），动定模受的压力很大大，据经验镶块厚度需设计厚点，镶块的长度和宽度除了安放型腔、侧型芯位置外，另外还要考虑到固定定模的螺丝孔的位置、运水（冷却水道）的布置、两个分流道孔、斜导柱从定模穿过的斜孔以及定模固定到定模框中的固定形式等。因此设计定模镶块尺寸为153X800X50，动模镶块为102X758X92.5mm。最终我们设计得到镶块结构形式如下所示。（此处插入动、定模镶块图）由于该产品的内部有5个卡钩，故需涉及到内侧抽芯，考虑到制件在模具中的摆放为了避免塑件会在生产中发生断

16、裂，故可先考虑采用斜顶解决问题。斜顶杆也可用分模方式得出结构，详细设计在侧抽芯章节叙述。2.5.3 成型零件的尺寸计算由于在设计成型零件过程中采用CAD辅助设计，先输入塑件收缩率将塑件体积放大，再拆分模具体积块，因此成型零件的尺寸即塑料制件相关尺寸再放大一个收缩率即可。其尺寸计算公式为，其中，为成型零件尺寸，为塑件尺寸，为平均收缩率，这里我们取0.5模具具体尺寸由软件得出，在零件图中详细表达，本文就不重复叙述。侧向分析和抽芯机构设计斜顶是一种为了成型内部的侧孔和内倒钩而在普通的单分型面无法完成塑件脱模的情况下设置的一种成型机构。斜顶作为现代设计中不可或缺的一种结构，是因为它可以解决塑件内侧壁孔

17、和内倒钩的形成问题。现代的日常生活用品以及娱乐用品大都倾向于外观的标准化美观化，而在塑件与塑件的配合中则多数倾向于配合的精密化和耐用化，大到旅行箱上下配合，小到MP3上下盖的配合一般都是采用内部的紧配合，以往模具设计或许更倾向于采用过盈配合来达到目的，不可靠但成本比较低。另一方面是为了内部固定其他的配件，比如线圈或者电池等；我们通过侧孔和内钩的相互配合使其在内部中能够固定牢靠，不会因为某些不小心而使产品的功能受到损坏。图 （5）斜顶机构 1.5汽车后照饰板模具中斜顶机构的设计由于在模具内部结构设计过程中采用了斜顶结构，下面我就具体讲述斜顶结构的设计过程，分析设计中遇到的实际问题的解决方法。（1

18、）斜顶结构分析：从图形上看，由于塑件的内部存在着卡钩配合，同时尺寸较小，故我们采用斜顶结构去成型它。它的卡钩的长度分别为8.01mm，6.53 mm，6.99 mm，8.39 mm，7.28 mm，故我们取的斜顶角度可以不用大（一般斜推的取值范围为515左右）我们取值分别为6、4、4、6、8。（2）设计过程：我们先用Comation软件将其产品三维图画出来（尺寸值可参考客户提供的资料或者通过测量获得）通过设定一定的收缩率使其用于模具过程中制作的尺寸，然后通过使用Comation软件做曲面将其做为斜顶的部分单独分割出来，我们通过计算，将斜顶固定在顶针板上的尺寸不要与旁边的顶杆或者和垫脚发生干涉，

19、同样斜顶的上面部分也要做到尽量不要发生干涉。斜顶滑块是用螺钉固定在顶针板上的，通过主视图和侧视图表达清楚以便拿去线切割。如图（6）所示 图（6）斜顶结构1.6 斜导柱侧抽芯机构的设计过程（1）制件分析；制件的抽芯成型面积较大所以需用到两个斜导柱，还有制件的表面有四个含有角度的斜孔。（2）斜导柱的设计a斜导柱的形式 常用的有圆形和矩形断面圆形断面制造比较简单方便，装配容易，应用较广泛；矩形断面制造不便，不易装配，但强度比较高，承受作用力较大，还能较方便地达到动模分开一定距离后滑块开始移动的目的，因此在实际生产中仍然使用，在这我考虑到模具的装配所以采用的是圆形。b斜导柱斜角的确定 斜导柱的斜角a是

20、决定斜导柱抽芯机构工作实效的一个重要因素，a值的大小，既关系到开模所需的力、斜导柱所受的弯曲力和实际能得到的抽拔力又关系到斜导柱的有效长度、抽芯距及开模行程。 斜导柱所受的弯曲力、抽拔力、开模力与斜角a的关系，可从斜导柱或滑块的受力分析（图7）得知 图（7）斜导柱的长度c 斜导柱受力分析与直径计算在斜导柱直径计算之前，应该对斜导柱的受力情况进行分析， 斜导柱所受的弯曲力Fw。如图（8）所示 图（8）斜导柱的受力分析1.7滑块与滑槽的设计 （1）侧型芯与滑块的连接形式,为了便于加工和修配以及节约优质钢材,在生产中广泛采用组合式滑块。由于采用的侧型芯较大，可用燕尾槽连接。 （2滑块的导滑形式，为确

21、保侧型芯可靠地抽出及复位，保证滑块运动平稳，无上下窜动和卡紧现象，滑块与导滑槽必须很好的配合和导滑。滑块与导滑槽的配合一般为H7/f7，其配合形式根据模具大小、模具结构及塑件产量而各不相同。（3）滑块的定位装置，为了保证斜导柱的伸出端可靠地进入滑块的斜孔，滑块在抽芯后的终止位置必需定位，所以滑块需有定位装置，而且必须灵活、可靠、安全。这里采用的是弹簧、活动定位钉定位如图（9）所示。 图（9）滑块的定位装置 （4）楔紧块的形式的设计 在塑料注射成型过程中，侧型芯在抽芯方向会受到塑料较大的推力作用，这个力通过滑块传给斜导柱，而一般斜导柱为细长杆件,受力后容易变形。因此必须设置楔紧块，以便压紧块，使

22、滑块不致产生位移，从而保护斜导柱和保证塑件精度。楔紧块的形成视滑块的受力大小，磨损情况及塑件精度要求而定。因此必须要用到楔紧块如图（10）所示。 图（10）楔紧块的结构图1.8分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省

23、模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）1.9分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。主分流道的形状如图（9）所示： 图（9）主分流道的形状如图2.0成型零件、推出机构及抽芯机构的结构设计这是结构设计中最重要，最关键的一环，是整副模具的心脏部分，其合理与否将直接在模具制造、模具使用过程中体现出来。特别是对模具的维护保养和使用寿命将会带来直接影响。因此在进行成型部分的结构设计时应注意以下几点原则；A加工工艺性（

24、还要兼顾成本和强度两个方面）B保证质量（外观质量和尺寸精度）C易修（拆装、加工方便）（1）推出机构的设计要求 a.设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧，由于推出机构的动作是通过注射的动模一侧的顶杆或液压缸来驱动的，所以，在一般情况下，模具的推出机构设在动模一侧。正是由于这种原因，在考虑塑件在模具中的位置和分型面的选择时，应尽量能使模具分型后塑件留在动模一侧，这就要求动模部分所设置的型芯被塑件包络的侧面积之和要比定模部分的多。 b塑件在推出过程中不发生变形和损坏，为了使塑件在推出过程中不发生变形和损坏，设计模具是应仔细进行塑件对模具包紧力和粘附力大小的分析与计算，合理地选择推出的方式，推出位置

25、，推出零件的数量和推出面积等。 c不损坏塑件的外观质量，对于外观质量要求比较高的塑件，塑件的外部表面尽量不选作推出位置，即推出塑件的位置尽量设在塑件内部。对于塑件内外表面均不允许存在推出痕迹时，应该变推出机构的形式或设置专为推出使用的工艺塑料块，在推出后再将工艺塑料块与塑件分离。d. 合模时应使推出机构正确复位，设计推出机构时，应考虑合模时推出机构的复位，在斜导杆和斜导柱侧向抽芯及其他特殊的情况下，还应考虑推出机构的先复位问题等。e. 推出机构应动作可靠，推出机构在推出与复位的过程中，结构应尽量简单，动作可靠，灵活，制造容易。（2） 推杆的形状 由于塑件的几何形状及型腔、型芯结构不同,所以设置

26、在型腔、型芯上的推杆断面形状也不尽相同,常见的推杆断面形状有圆形、矩形、正方型、三角型、半圆型等形状，在整体式型腔或在镶件上设置推杆时采用圆形断面推杆最为方便；在型腔或镶件的拼合处设置推杆时，可采用方形或矩形断面；在这我考虑到方便所以选用了圆形断面推杆，总共用11根推杆，分别均匀的分部在塑件内壁周围，这样分部有利于塑件推出时受力均匀。具体分部如图（10）所示 图（10）顶针面板图2.5.4 排气系统的设计该位置可以由钳工自行保证，一般我们都可以设计在型腔最后填满的部位（对称的塑件可设置在进料口的对面），深度则因塑料不同而异，基本上是以塑料不产生飞边时所允许的最大间隙来确定。例如对于ABS，我们

27、开设的排气槽深度为0.030.04 mm。是否有必要开排气则由模具试模的时候确定（对于注射模具来说，制造的时候一般不开设）。2.5.5 冷却系统的设计冷却系统的开设部位的好坏直接关系到塑件是否能够达到要求，比如塑件的表面有缺陷，会发生黏膜现象翘曲变形等等都与冷却效果有关，因此我们既要考虑冷却效果及冷却的均匀性，又要考虑冷却系统对模具整体结构的影响。1、冷却系统的排列方式及冷却系统的具体形式2、冷却系统的具体位置及尺寸的确定。3、 重点部位如动模型芯或镶件的冷却。如图形11所示，水路围绕在塑件的周围，就具有了很好的冷却效果，可以使中间的镶件得到充分的冷却。有利于塑件成型。 图（11）冷却系统设计

28、1.2模具校核在之前我们已经基本把一整副模具都设计出来了。现在我们就必须对其进行必要的校核。这也是模具生产和制造中一个非常重要的阶段。（1） 首先先检查模具的整体的尺寸和结构是否会出现比较大的出错；（2） 检查主要的成型部分尺寸是否会出现有些东西没有表达清楚，或者会遗漏；（3） 检查模具的水孔和顶针位置是否会发生设计不合理现象；（4） 检查斜顶是否在推出和复位的过程中会干涉；3 总结这是一副涉及斜顶的注射模具，我们只是从基本的着手去说明一副模具，从分析设计画图工艺分析制造修配试模整个工艺流程。在当代的生活中，不管是日常生活用品还是工业设备，塑料产品都占据着很重要的地位，大到汽车、飞机，小到MP

29、3外壳和电子元件，都离不开注射模具，在产品越来越倾向于精密化和外观美观化的今天，我们就更必须从结构上去研究，并从中做出高质量的产品。 总而言之，一副模具的设计总需要去考虑很多的方面，而不是简简单单画上几笔就是一副模具。总要我们去思考和探讨，比如顶针的位置是不是合理，水孔是不是最佳的位置，流道主分流道是选择半圆型还是梯形，芯子要设计成整体还是镶块形式。模具设计出来会不会由于壁厚不均匀而产生缩水等方方面面的问题，而这些问题在一副模具中往往是互相交织在一起的会发生干涉现象，所以我们就必须在模具中安排一个最好的布局，如果其中一项有缺陷了往往会造成产品不能成型。清楚地记得以前的工艺老师有说过一句话：一个好的设计师首先必须是一个好的工艺师。不会思考而粗心的人终归不是一个好的设计师。参考文献张伯楠 塑料模设计指导说明书 福建信息职业技术学院齐卫东 塑料模的设计与制造北京： 高等教育出版社2001许发越 模具标准应用手册 北京：机械工业出版社1994屈华昌 塑料成型工艺与模具设计北京：高等教育出版社2001